功率半导体器件在弯曲的表面上的固定制造技术

本发明专利技术说明一种装置，其具有功率模块（1）并且具有构件（2），该功率模块具有功率半导体器件（3），其中所述构件（2）具有弯曲的表面，并且所述功率模块（1）布置在所述表面上并与所述构件（2）以力配合的方式可拆卸地连接。同样说明具有这种装置的变换器和具有变换器的交通工具。工具。工具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体器件在弯曲的表面上的固定


[0001]本专利技术涉及一种装置，该装置具有功率模块并且具有构件、尤其具有冷却体，所述功率模块具有功率半导体器件。同样说明具有这种装置的变换器和具有变换器的交通工具。

技术介绍

[0002]已知，将具有功率半导体器件的功率模块作为扁平组件与平的冷却器（=冷却体）连接。然而，如果冷却器作为弯曲的装置存在（例如作为圆形冷却器）或者如果应使用已经存在的结构器件作为冷却面，则需要高的耗费来连接功率电子设备。例如，必须在冷却器中进行铣削，或者必须引入较大数量的导热膏作为补偿介质，或者必须加厚现有的薄壁的结构器件。此外，后者对系统重量产生负面影响。
[0003]如果这是不可能的或者如果可用空间受限（例如在发动机区域中的特殊结构的情况下），则有利的是，功率模块（包括基板和底板）可以在弯曲状态下构建。在此情况下，除了可用空间之外，还可以进行更有效的冷却，这与半导体芯片以及因此整个功率模块的使用寿命或性能直接相关。
[0004]已知功率电子设备变型方案，其涉及电路或模块的三维布置。然而，这些功率电子设备变型方案都有如下共同点：功率模块平地、即非弯曲地被连接。除了这些变型方案之外，存在实现三维布置的其他可能性。
[0005]1. 柔性印刷电路板近年来，柔性印刷电路板已越来越多地作为电路载体建立，因为可以实现紧凑的和复杂的结构。电路载体通常由具有在25
µ
m至100
µ
m之间的厚度的聚酰亚胺构成，并借助粘合剂（例如丙烯酸）或直接借助热压（W<br/>ä
rmeverpressung）在一侧或两侧与具有在18
µ
m和70
µ
m之间的厚度的轧制铜连接。由于聚酰亚胺的小厚度和高抗裂能力，印刷电路板因此可以与弯曲的表面、例如弯曲的冷却器连接。然而，不利的是受限的铜印制导线厚度，所述铜印制导线厚度仅有条件地适合于功率电子应用。
[0006]2. MID（机电集成器件（Mechatronic Integrated Devices））在此情况下，填充催化剂的聚合物借助激光器（例如CO2激光器）在以后的印制导线部位处被熔化，并且催化剂、例如钯的浓度被提高。随后的无电流电镀步骤可以在催化剂处生长，并且因此增强印制导线。通过聚合物注射成型工艺得出几何形状、诸如弯曲的面的高自由度。然而，这种方法具有如下缺点：存在印制导线的缓慢生长并且因此只能制造小的层厚度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的任务是说明一种解决方案，其允许将功率半导体器件可靠地固定在尤其冷却器的弯曲表面上。
[0008]从独立权利要求的特征得出本专利技术。有利的改进方案和设计方案是从属权利要求
的主题。本专利技术的其他的特征、应用可能性和优点从以下描述中得出。
[0009]本专利技术的一个方面在于说明一种用于实现弯曲的功率电子设备的新颖解决方案，该功率电子设备一方面可以以节省空间的方式构建并且另一方面确保高度冷却。
[0010]本专利技术要求保护一种装置，所述装置具有功率模块并且具有构件，尤其具有冷却体，所述功率模块具有至少一个功率半导体器件，其中该构件具有弯曲的表面并且该功率模块布置在该表面上并且与该构件以力配合的方式（kraftschl
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ssig）可拆卸地连接。
[0011]在一个改进方案中，功率模块可以具有带有位于内部的凸模的壳体，其中所述凸模构成为朝构件的表面的方向按压到功率半导体上或功率模块的电路载体上。
[0012]在另一设计方案中，功率半导体器件可以布置在电路载体上。
[0013]在另一实施方式中，壳体可以通过螺钉以力配合的方式固定在构件上。
[0014]在另一设计方案中，壳体可以利用通过螺钉固定的带环以力配合的方式固定在构件上。
[0015]在另一设计方案中，壳体可以利用夹持器以力配合的方式固定在构件上。
[0016]在另一设计方案中，多个具有壳体的功率模块可以利用唯一的带环或收缩管以力配合的方式固定在构件上。
[0017]在一个改进方案中，构件可以圆柱形地构成并且带环可以缠绕构件，其中带环的两个端部固定在构件上的锚固部中。
[0018]在另一设计方案中，弹性的第一导热材料可以布置在构件和功率模块之间。
[0019]在另一实施方式中，壳体可以填充有弹性的第二导热材料。
[0020]本专利技术还要求保护一种变换器、尤其变流器，其具有根据本专利技术的装置。
[0021]变换器被称为变流器，也称逆变器，该变换器从交流电压或直流电压中产生在频率和幅度方面被改变的交流电压。变流器经常构成为AC/DC
‑
DC/AC变流器或DC/AC变流器，其中从输入交流电压或输入直流电压经由直流电压中间电路和被时钟控制的半导体产生输出交流电压。
[0022]此外，本专利技术要求保护一种交通工具、尤其空中交通工具，其具有根据本专利技术的变换器，用于电驱动或混合电驱动。
[0023]交通工具被理解为任何类型的移动或运输工具，无论是有人驾驶的还是无人驾驶的。空中交通工具是飞行的交通工具。
[0024]在一个改进方案中，交通工具具有被供应电能的电动机和能够通过电动机被置于旋转中的螺旋桨。
附图说明
[0025]本专利技术的其他的特点和优点从多个实施例借助示意性附图的以下解释中变得明显。
[0026]图1示出第一实施例的装置的截面图，图2示出第二实施例的装置的截面图，图3示出第三实施例的装置的截面图，图4示出第四实施例的装置的截面图，图5示出具有功率模块的变换器的框图，和
图6示出具有电推力产生单元的空中交通工具。
具体实施方式
[0027]图1至图4示出应如何使功率电子电路（=功率模块1）与一维地弯曲的构件2、尤其与冷却体接触的实施例的截面图。电路载体4位于功率模块1的下侧上，功率半导体器件3布置在该电路载体上。在此，功率模块1持久地借助合适的设备或合适的压模被按压到构件2的弯曲表面上。
[0028]通过压紧力也将构件2的表面的拓扑结构或曲率传递到功率模块1的电路或电路载体4上。电路载体4可以是陶瓷或有机性质的。用于压紧功率半导体器件3的凸模5.1可以以不同的变型方案实施并且直接或间接（例如借助压力补偿材料）挤压到功率半导体元件3上或电路载体的部分上。
[0029]凸模5.1可以不仅集成到壳体5中而且实施为独立构件。附加地，凸模5.1也可以被用于电路的电接触或用作上侧的散热的附加可能性。在最简单的情况下，可以通过压紧凸模5.1的螺钉6（图1）来保证必要的压紧力的施加。
[0030]其他解决方案也是可能的，例如借助张力环或张力带（=带环7，图2）以及通过杠杆或夹持器8（图3）压上功率模块1。带环7的使用提供如下可能性：以简单的方式和方法围绕圆柱形构件2（例如涡轮机/螺旋桨壳体、发动机、冷却管等）布置多个功率模块1（图4）。带环7的端部固定在构件2上的锚固部（Veranker本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，该装置具有功率模块（1）并且具有构件（2），所述功率模块具有至少一个功率半导体器件（3），其特征在于，所述构件（2）具有弯曲的表面，并且所述功率模块（1）布置在所述表面上并与所述构件（2）以力配合的方式可拆卸地连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述构件（2）是冷却体。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述功率模块（1）具有带有位于内部的凸模（5.1）的壳体（5），其中所述凸模（5.1）构成为朝所述构件（2）的表面的方向按压到所述功率模块（1）的功率半导体器件（3）或电路载体（4）上。4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述功率半导体器件（3）布置在所述电路载体（4）上。5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体（5）通过螺钉（6）以力配合的方式固定在所述构件（2）上。6.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体（5）利用通过螺钉（6）固定的带环（7）以力配合的方式固定在所述构件（2）上。7.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体（5）利用夹持器（8）以力配合的方式固定在所述构件（2）上。8.根据权利要求2至...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：劳斯莱斯德国有限两合公司，
类型：发明
国别省市：